在實驗室環(huán)境下,將一塊豆腐一分為二,分別封裝在普通包裝袋和高阻隔包裝袋中,靜置一周會發(fā)生什么?答案是普通包裝袋中的豆腐腐爛變質(zhì),而高阻隔包裝袋中的豆腐依舊新鮮如初。
食品包裝的目的之一是延長產(chǎn)品的保質(zhì)期,更好地保證食物品質(zhì)和食品安全。如今,隨著包裝材料向著材質(zhì)更輕、方式更簡易、貯藏時間更長以及減少食物浪費(fèi)的方向發(fā)展,許多新型包裝材料與包裝方式相繼出現(xiàn)。
航天科技集團(tuán)五院510所自主研發(fā)的具有“軟玻璃”美稱的柔性透明高阻隔膜,從根本上提高了包裝的阻隔性能,讓食品包裝真正做到安全環(huán)保和保鮮保香。
打破國外壟斷,攻克“卡脖子”難題
在食品和醫(yī)藥包裝領(lǐng)域,包裝材料對阻水阻氣的要求越來越高,如今國內(nèi)市場的高阻隔材料已經(jīng)發(fā)展到了第三代。而在此之前,由于其技術(shù)難度大、研制成本高、生產(chǎn)設(shè)備被高度壟斷等因素,僅有少數(shù)國家能夠?qū)崿F(xiàn)小批量供貨,我國尚不具備穩(wěn)定供貨能力,仍以第二代鍍鋁膜產(chǎn)品為主。 “第二代產(chǎn)品對空氣、水分的阻隔性也很高,但鍍鋁薄膜存在不透明、不適宜用于微波加工、消耗資源和能源量大、無法回收等問題?!?10所產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)中心副主任蔡宇宏告訴記者,常見的薯片包裝盒內(nèi)的銀色鍍鋁箔膜就屬于第二代高阻隔產(chǎn)品。 從2016年開始,510所依托宇航技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)驗積累,創(chuàng)新性地提出了將空間站板間電纜原子氧防護(hù)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用到第三代高阻隔膜產(chǎn)品開發(fā)中,并先后組建專職研究團(tuán)隊,進(jìn)行了相關(guān)裝備開發(fā)和工藝研究。 方向確定后,他們制定了產(chǎn)品的工藝制備方案:利用一種化學(xué)氣相沉積技術(shù),在軟性的基膜表面制備一個能夠阻隔水蒸氣、氧氣等氣體分子的硬涂層,使它既能像玻璃一樣具有阻隔水分和氧氣的特性,又能夠滿足隨意折疊的柔軟特性。 “這一轉(zhuǎn)化過程是一項難度極高的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新工作?!辈逃詈昊貞?,雖然與宇航產(chǎn)品的技術(shù)原理相同,但由于國外技術(shù)封鎖,可借鑒參考的內(nèi)容很少,團(tuán)隊遇到的難題接踵而至—— 相比原子氧防護(hù)的基底,如何應(yīng)對高阻隔膜基膜變化帶來的膜系設(shè)計和工藝試驗等一系列挑戰(zhàn)?產(chǎn)品性能指標(biāo)除了要保證透水率和透氧率之外,在產(chǎn)品表觀、霧度、光透過率等方面是否需要滿足包裝行業(yè)國標(biāo)要求?在產(chǎn)品開發(fā)過程中如何控制成本? 他們不斷在這一領(lǐng)域默默探索,歷時4年,項目團(tuán)隊創(chuàng)新性提出“一次性成膜”工藝方案,先后攻克并掌握了系列核心技術(shù),建成了國內(nèi)首條透明氧化物高阻隔膜生產(chǎn)線和量產(chǎn)1號線,在該領(lǐng)域攻克“卡脖子”難題,實現(xiàn)了國產(chǎn)化替代。截至目前,兩條產(chǎn)線均具備批量化生產(chǎn)能力。 “使用高阻隔性薄膜可以有效防止氧氣等氣體的滲透,從而抑制微生物的繁殖,保證包裝內(nèi)容物的安全和衛(wèi)生?!备咦韪裟ぎa(chǎn)品負(fù)責(zé)人董茂進(jìn)拿起實驗室放置的兩塊不同包裝袋封裝的豆腐向記者介紹。 高阻隔性,意味著材料對水蒸氣、氧氣、二氧化碳等氣體分子具有很好的阻隔能力。微生物的生長繁殖需要氧氣與水分的參與,氧氣與水分含量增加會使食品快速腐爛變質(zhì)。提高包裝材料對水分與氧氣的阻隔性,可以很好地抑制好氧微生物的生長。 據(jù)高阻隔膜測試負(fù)責(zé)人秦麗麗介紹,高阻隔包裝袋由3層結(jié)構(gòu)構(gòu)成,外層是可印刷的保護(hù)層,中間是高阻隔膜層,內(nèi)層是直接接觸食物的熱封層,真正起到保鮮作用的是中間的高阻隔膜層。 高阻隔膜層對阻水性的要求非常高,董茂進(jìn)打了一個比方:一個足球場大的高阻隔膜材料,一天只能允許透過拇指大小的水分子。這樣可以有效延長食品貨架期,延緩新鮮水果、肉類熟食的新陳代謝,達(dá)到保鮮的目的,真正成為食品行業(yè)的貼身“管家”。 目前,第三代高阻隔包裝材料在即食阿膠、燕窩、魚子醬、白松露等高端食品包裝中逐步應(yīng)用推廣。隨著成本的進(jìn)一步降低,其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。 事實上,隨著人們生活品質(zhì)的不斷提升,尋求更健康的食用產(chǎn)品的消費(fèi)者數(shù)量持續(xù)增長,消費(fèi)者也越來越傾向于選擇不含食品添加劑和防腐劑的食品。未來,高阻隔包裝材料或許能夠作為一種食物保存的替代方案,減少或杜絕食品中添加劑的使用,在延長食品保質(zhì)期的同時,保證食品質(zhì)量和食品安全。